PIANO DI CONCIMAZIONE

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1 DIPARTIMENTO DI SCIENZE AGRARIE E AMBIENTALI PRODUZIONE, TERRITORIO, AGROENERGIA PIANO DI CONCIMAZIONE Marcello Ermido Chiodini Lodovico Alfieri Corso di studi in Produzione e Protezione delle Piante e dei Sistemi del Verde

2 DEFINIZIONE Documento tecnico che consente di definire: - la quantità di elemento nutritivo necessaria alla coltura, - tipo di concime da utilizzare - le dosi di distribuzione, - le epoche di distribuzioni. In funzione: 1. della coltura e delle dinamiche di assorbimento, 2. della quantità e qualità della produzione prevista, 2. delle caratteristiche fisico-chimiche del suolo, 3. delle condizioni climatiche dell area di coltivazione, 4. delle colture in avvicendamento sull appezzamento.

3 OBIETTIVO Commisurare gli apporti degli elementi nutritivi ai reali fabbisogni della coltura evitando: - Sovradosaggi (economico-ambientale) - Sottodosaggi (economico-fertilità) Voci del bilancio N P 2 O 5 K 2 O ha -1 Fabbisogno a Riporto a fertilità Input dalla concimazione diretta b Perdite P e K 20 c Asporti f=a+b+c Totale N C residui coltura g precedente -40 N F da fertilizzante organico h anno precedente 20 i A N precipitazioni 20 l A N min. N_terreno 75 m=g+h+i+l Totale Deficit n=f-m Input da concimazione diretta o Fertilizzanti organici p=n-o Concimi minerali q=o+p Totale Bilancio r=q-n

4 CONCETTI PRELIMINARI Unità di misura Esercizio: Sostanza fresca sostanza secca Esercizio: Concimazione minerale Esercizio: Liquame Esercizio: Sostanza organica Il concetto di efficienza ed efficacia dei fertilizzanti

5 TRASFORMAZIONI UNITA DI MISURA dag % t g g mg mg

6 TRASFORMAZIONI UNITA DI MISURA - 2 t ha ha () cmol () 10-2 p.e. mol g dove: p. e. n _ di _ p. a. equivalenza n_di_equivalenza = n. di cariche

7 Esercizio - Sostanza fresca Sostanza secca Conversione da sostanza fresca a sostanza secca: Si consideri una resa di mais trinciato tal quale pari a 55 t/ha. Ipotizzare una % di s.s. e determinare la resa in s.s.? Conversione da sostanza secca a sostanza fresca: Calcolare quanto letame tal quale occorre distribuire volendo apportare 12 t di s.s.. Si consideri un valore di s.s. per il letame maturo del 27%.

8 Esercizio Concimazione minerale Si suppone di voler distribuire in copertura a una coltura di mais 150 /ha di N su una superficie di 2.5 ha. Quanti di fertilizzante sono necessari? Definire il fertilizzante ed il titolo.

9 Esercizio Liquame Si suppone di produrre annualmente 2200 m3 di liquame. Ipotizzare una concentrazione di N, P 2 O 5 e K 2 O nel liquame. Supponendo di essere in ZNVN (limite di 340 /ha di N), qual è la superficie minima di cui devo disporre? Indicare anche la quantità di P e K presenti nel liquame considerato.

10 Effluenti di allevamento L I Q U A M E L E T A M E

11 Esercizio Liquame Dati del problema 2200 m 3 = quantità di liquame 340 /ha = limite legislativo Ipotesi richiesta Concentrazione di N, P 2 O 5, K 2 O (0.3% - 0.2% - 0.3%) Domande Qual è la sup. minima aziendale di cui devo disporre? Qual è la quantità di P e K nel liquame?

12 Massa volumica liquame Si può affermare che densità del liquame è 1 t/m 3

13 Esercizio Liquame 1) Calcolo la quantità di liquame in peso Volume del liquame x densità liquame Peso liquame 2200*1* t Peso liquame m * * 3 m t

14 Esercizio 1 Liquame 2) Calcolo la quantità di N nel liquame Peso del liquame x % di N Quantità Quantità di di N *0.3* N *

15 Esercizio Liquame 3) Calcolo la superficie minima necessaria Quantità di N da distribuire / limite legislativo Superficie ha 6600 / Superficie ha * ha

16 Esercizio 1 Liquame 4) Calcolo la quantità di P 2 O 5 e K 2 O nel liquame Peso del liquame x % di P 2 O 5 nel liquame Peso del liquame x % di K 2 O nel liquame Quantità Quantità P O *0.2* *0.3* K 2O Quantità *

17 Esercizio Liquame 5) Calcolo la quantità di P e K nel liquame Quantità di P 2 O 5 () x fattore di conversione Quantità di K 2 O () x fattore di conversione?? Peso atomico P = 30.9 g/mol K = 39 g/mol 0 = 16 g/mol

18 Esercizio Liquame Peso molecolare g P O 5 mol g (2*30.9 ) (5*16 mol g ) mol g mol O K 2 g mol (2*39.09 g mol ) 16 g mol g mol Fattore di conversione da da g g P2 O5 P (2*30.9 ) mol mol g g K2O K (2*39.9 ) mol mol

19 Esercizio Liquame Per convertire il fosforo espresso come P 2 O 5 a fosforo espresso come P si deve moltiplicare il valore per Per convertire il potassio espresso come K 2 O a potassio espresso come K si deve moltiplicare il valore per Quantità P Quantità K 4400* * fattore di conversione Quantità *

20 Esercizio Sostanza Organica I primi 0.25 m di un suolo hanno sostanza organica dell 1.9%. Un agricoltore apporta 40 m 3 /ha di letame maturo, al 25% di sostanza secca, poi ara a 25 cm. Qual è il nuovo valore di contenuto di sostanza organica in e in percentuale (%) nello strato arato?

21 Esercizio Sostanza Organica Dati del problema 0.25 m = profondità del suolo e di aratura 1.9% = percentuale di s.o. iniziale nel suolo 40 m 3 /ha = apporto di letame maturo 25% = percentuale di s.s. del letame Domanda di s.o. nello strato arato dopo l intervento? % di s.o. nello strato arato dopo l intervento?

22 Densità apparente Massa volumica apparente (o densità apparente o bulk density): corrisponde al peso secco di un unità di volume del suolo, spazi vuoti compresi Densità tipiche di alcuni terreni Sabbioso t m 3 limoso-sabbioso t m 3 argilloso 1.2 t m 3 umifero 1 t m 3 Medio impasto 1.3 t m 3 Misura: peso secco di un volume noto di suolo

23 Densità letame Stato di maturazione del letame Massa volumica (t m -3 ) Fresco 0.35 Med. Maturo 0.70 Maturo 0.80

24 Esercizio Sostanza Organica 1) Calcolare il quantitativo di SO nel suolo pre-inervento a) Calcolo il peso del suolo Superficie x profondità strato arato x bulk density Peso del suolo 1*10 4 *0.25*1.3* m t Peso del suolo [] ha * * m * * 3 ha m t

25 Esercizio Sostanza Organica 2) Calcolare della S.O. nel letame a) Calcolo della quantità di sostanza organica distribuita con il letame Volume del letame x densità letame maturo x sost. secca Quantità sost. org. 40*10 3 *0.8* 25*10 3 m t Quantità sost. org. * * * 3 ha m t

26 Esercizio Sostanza Organica 1) Calcolare il quantitativo di SO nel suolo pre-intervento b) Calcolo la s.o. nel suolo prima dell intervento Peso del suolo x % di s.o. Sostanza organica Sostanza organica *1.9*10 *% *

27 Esercizio Sostanza Organica 3) Calcolare la nuova S.O. del suolo a) Nuova s.o. nel suolo s.o. presente nel suolo (prima dell intervento) + s.o. distribuita Q.tà sost. org. suolo Q.tà sost. org. suolo

28 Esercizio Sostanza Organica 3) Calcolare la nuova S.O. del suolo b) Percentuale di s.o. nel suolo dopo l intervento (s.o. nel terreno dopo l intervento / peso terreno) x 100 Nuova % sost. org. suolo ( )* % Nuova % sost. org. suolo *

29 Efficienza dei fertilizzanti Definizione: «rapporto tra il risultato ottenuto e le risorse impiegate» Per un fertilizzante: 1 Efficienza = 2 1. Dose assorbita dalla coltura 2. Dose apportata al sistema

30 Efficienza dei fertilizzanti Destino del fertilizzante nel sistema Volatilizzazion e

31 Efficacia dei fertilizzanti Definizione: incremento di resa per unità di elemento nutritivo impiegato Quindi: Efficacia = produzione produzione dose N apportata produzione N1 : produzione della coltura con l apporto di fertilizzante produzione N0 : produzione della coltura senza apporto di fertilizzante

32 Efficacia: esempio numerico dose N applicata ( ha-1) Produzione ( ha-1) Asporti ( ha-1) Efficienza fertilizzante Efficacia fertilizzante

33 PIANO DI CONCIMAZIONE

34 Bilancio degli elementi Approcci diversi in funzione dell elemento considerato: P e K Dinamica semplice Regime conservativo Calcolo basato solo su dotazione del terreno e asportazioni del prodotto utile Riferimento temporale lungo (3-5 anni) N Dinamica complessa Regime dissipativo Bilancio con numerose voci Riferimento temporale breve (stagione colturale)

35 Bilancio del Fosforo e del Potassio Definizione dell obiettivo produttivo = media delle rese degli ultimi 5 anni + 2-5% 2. Calcolo delle asportazioni (/ha) = [P.U.] ha -1 [elemento] -1 [P.U.] Per P e K calcolare asporti del solo prodotto utile 3. Considereremo poi la dotazione del suolo P.U. = prodotto utile, cioè quello allontanato dal sistema

36 Calcolo della dose di Fosforo e di Potassio Nei suoli mediamente dotati: Dose = Asportazioni + perdite. Perdite: Riguardano il K e dipendono dalla tessitura

37 Calcolo della dose di Fosforo e di Potassio Nei suoli con dotazione superiore a quella media: sospendere la concimazione minerale per un periodo stimato in base alle concentrazioni osservate ed alle asportazioni previste; effettuare analisi di controllo ogni 3-5 anni 3. Nei suoli con dotazione inferiore a quella media: Dose = Dose di arricchimento + asportazioni + perdite

38 Calcolo della dose di Fosforo e di Potassio - 4 Come calcolo la dose di arricchimento (DA): DA = Deficit peso del suolo (1 + coeff_insolub) Deficit = valore obiettivo valore attuale Dove: Dose = /ha Deficit = mg/ Peso del suolo = /ha Valore obiettivo = soglia minima delle classe di dotazione normale (vedi schede) Gli apporti di K 2 O non devono superare 300 /ha anno e quelli di P 2 O /ha anno

39 Coefficienti di insolubilizzazione P 2 O 5 immobilizzato: = 0.02 CaCO A K 2 O fissato: = A Dove: CaCO 3 = calcare totale in % A = argilla in % N.B. i valori dei fattori richiesti per i calcoli vanno mantenuti in percentuale

40 Esempio di calcolo dose di arricchimento P 2 O 5 Se: valore obiettivo = 46 mg -1 (P 2 O 5 B & K); valore attuale = 20 mg -1 deficit = 26 mg -1 Se: argilla = 15 %; calcare = 0 % coeff_insolub = = 0.20 Se: profondità terreno = 0.3 m; MVA = 1.3; superficie = 1 ha (10 4 m 2 ) DA = ( ) ( ^3 ) (1+0.20) = 122 P O5utile] [ terreno] [ terreno] [ P O lorda] 2 5 ha [ P2 O5utile] [ 2 5 [ P2 O lorda] ha

41 Bilancio dell N: metodo semplificato Il metodo è riportato nella DGR 2208/2011presente nel BURL n 38 della regione Lombardia, pag. 33: (N C + N F + A N ) + (F c x K c ) + (F o x K o ) = (Y x b) N disponibile nel suolo fabbisogno in fertilizzanti = bisogno utile di azoto asporti totali

42 Bilancio dell N: metodo semplificato N C + N F + A N + (F C x K C ) + (F O x K O ) = (Y x B) Dove: N C = N da residui colturali N F = N da fertilizzazioni organiche precedenti A N = N da apporti naturali (deposizioni atm.+ mineraliz. s.o. del suolo) F c = quantità di N apportata col concime minerale K c = coeff. di efficienza relativo agli apporti di concime chimico F o = quantità di N apportata col concime organico K o = coeff. di efficienza relativo agli apporti di concime organico Y = risultato produttivo atteso B = concentrazione dell elemento nel prodotto Manca Bfx fissazione simbiotica dell azoto!

43 Asporto della coltura: Y x b Y = produzione attesa (media produttiva degli ultimi 5 anni, incrementata del 2-5 % per miglioramento genetico) b = concentrazione di elemento nel prodotto Esempio: Se Y = 10 t/ha; b = 2 % Allora asporto = = 200 /ha Per N considerare gli asporti della intera biomassa: prodotto utile + residui

44 Azoto disponibile nel suolo: Nc N c = N derivante da residui della coltura precedente Coltura N da residui (/ha) Barbabietola Cereali autunno vernini Paglia asportata -10 Paglia interrata -30 Colza 20 Girasole 0 Mais Stocchi asportati Stocchi interrati Medica Patata Pomodoro, altre orticole (es.: cucurbitacee, crucifere e liliacee) Orticole minori a foglia Soia 0-20 Sorgo Sovescio di leguminose (in copertura autunno-invernale o estiva) 50

45 Azoto disponibile nel suolo: NF N f = N da fertilizzazioni organiche effettuate l anno precedente Per la stima occorre conoscere: Dose di fertilizzante applicato alle due colture in precessione Momento dello spandimento e se è avvenuto interramento immediato Tipo di refluo e specie animale L efficienza media nel triennio La ripartizione della cessione nel triennio

46 Efficienza media dell azoto nel triennio ESEMPIO: Efficienza triennio del liquame suino, sarchiata primaverile, applicazione in primavera, interramento: 83 % % N 83 % 6 % 9 % 85 % Efficienza: 1 anno: 85 % 2 anno: 9 % 3 anno: 6 % anno

47 Efficienza media dell azoto nel triennio Matrice Letame Liquame bovino Liquame suino Pollina Interramento Cereali vernini Sarchiate primaverili Prati P A P A P A Si No Si No Si No Si No P = applicazione in primavera; A = in autunno. Efficienze espresse percentualmente (%). (Da: Grignani et al. 2003)

48 Ripartizione della cessione nel triennio Dati medi di ripartizione % dell azoto utile nel triennio dopo l applicazione dei reflui. Riportati da Grignani et al Tipo anno Letame Liquame suino Liquame bovino pollina

49 Calcolo del rilascio di azoto da parte del letame Considerando un applicazione di letame (D_let) di 50 t*ha -1 (N=5g [letame t.q.] -1 ) effettuata in primavera prima della semina di una sarchiata, stimando per l azoto un efficienza media (E) nel triennio pari a 0.54 nonché una disponibilità (d) pari al 53, 29 e 18 % nei tre anni in successione, calcolare le disponibilità nette per anno. Calcoli Rilascio utile di azoto nel triennio (N triennio ) = Dlet 10 3 N 10-3 E = = = 135 ha-1 Rilascio utile per anno = E triennio d i 10-2 Anno_1 = = ha -1 Anno_2 = = ha -1 Anno_3 = = ha -1

50 Azoto disponibile nel suolo: AN A N = N da apporti naturali (2 componenti): Deposizioni atmosferiche = 20 ha -1 anno -1 ; in realtà la concentrazione è molto variabile. N da mineralizzazione della sostanza organica: 30 di N assimilabile per unità percentuale di s.o. La frazione disponibile per la coltura è poi definita in funzione della residenza in campo (stagione e durata): 0.60 cereali autunno vernini 0.66 per bietola e girasole 0.75 per sorgo 1.00 per mais

51 Bisogno utile di azoto (K O x F O )+(K C x F C ) 1. Calcolo dell apporto di N utile derivante dai concimi organici: disponibilità aziendali 2. Il deficit rimanente viene colmato attraverso i concimi minerali. Valori grossolanamente orientativi di Kc: 1 in zone vulnerabili (di legge!) per applicazioni primaverili di N-NH 4 in presemina per applicazioni di N-NH 4 in copertura per applicazioni di N-NH 4 autunnali Valori più bassi per applicazioni di N-NO 3

52 Approfondimento: Perdite di P 2 O 5 per fertilizzazione organica e minerale Le perdite sono trascurabili ad ECCEZIONE delle immobilizzazioni legate alle concimazioni organiche e minerali. Esse si determinano in funzione del ph del suolo